Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Реакции образования и растворения осадков. Конкурирующие ионообменные реакции





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

В предыдущих разделах имеются примеры реакций в растворах, идущих с образованием малорастворимых и практически нерастворимых веществ. Это главным образом соли и гидроксиды. При их образовании электронные пары анионов в большей или меньшей степени смещаются к катионам и, следовательно, реакции осаждения - обменные кислотно-основные реакции. Вспомним опыт 2.5 (с. 45). При смешении нитрата свинца и хромата калия ионы РЬ2+ и СгО2-4 создали пересыщенный раствор, из которого тотчас выделился желтый осадок хромата свинца. Если бы в смеси солей все возможные сочетания ионов давали растворимые соединения, то реакция обмена не пошла бы.

(?) задание 7.5.Попытайтесь написать в сокращенной ионной форме уравнение реакции в растворе между хлоридом калия и сульфатом магния (следует вспомнить правила, данные на с. 248). Что получается? Реагируют ли между собой эти вещества?

Обобщая выводы из рассмотренных реакций ионного обмена с участием кислот, оснований и солей, можно сформулировать правило.

Реакции ионного обмена идут в направлении образования наиболее слабого или наименее растворимого электролита. Если слабый или малорастворимый электролит из имеющихся в системе ионов не образуется, то химическая реакция не идет.

В реакциях ионного обмена могут сталкиваться и конкурировать между собой тенденции к образованию слабого электролита и выпадению осадка. В хорошо известной реакции между карбонатом кальция и уксусной кислотой выделяется малорастворимый углекислый газ:

Реакция идет вправо вследствие образования слабой угольной кислоты, далее разлагающейся на С02 и воду. Но из уравнения реакции видно, что есть факторы, которые могли бы направить реакцию справа налево. Это образование осадка карбоната кальция и молекул слабой уксусной кислоты. Здесь возникает конкуренция двух противоположно направленных процессов. Как показывает опыт, более сильным (контролирующим) фактором оказалось выделение углекислого газа.

В разных реакциях контролирующим фактором может быть как образование малорастворимых веществ (осадков, газов), так и слабых электролитов. Сульфид железа черного цвета реагирует с соляной кислотой:

Но с аналогичными соединениями меди реакции идут в обратном направлении:

В первой реакции контролирующим фактором оказалось образование слабого электролита H2S, а во второй - практически нерастворимого вещества CuS. Чтобы понять причину различия, надо иметь более определенные данные о растворимости сульфидов железа и меди, которые обозначены в таблице растворимости как нерастворимые вещества. Представим себе объемы в 1 км3 воды, насыщенные сульфидом железа и сульфидом меди. Первого содержится в таком объеме 200 кг, а второго - лишь 0,24 мг. Растворимости различаются почти в 10 млн раз! Поэтому образование сульфида меди и явилось контролирующим фактором. Чтобы прогнозировать направление конкурирующих процессов, необходимо использовать константы равновесия, что не предусмотрено в данном пособии.

Гидролиз

Вода не только хорошо растворяет многие вещества, но и вступает с ними в химические реакции. К числу таких реакций относится гидролиз - разложение веществ водой. Это реакции первостепенной важности прежде всего для существования жизни. Белки, поступающие в организм с пищей, в процессе пищеварения гидролизуются, т. е. разлагаются на отдельные аминокислоты, которые затем всасываются через стенки тонкого кишечника в кровь. Число продуктов гидролиза не менее двух, потому что это реакция разложения, но при гидролизе белков их значительно больше: по крайней мере 20 аминокислот. Гидролизуются и другие составляющие пищи. В этом разделе подробно будет рассмотрен только гидролиз солей.

ОПЫТ 7.1. Возьмем в виде кристаллов или белых порошков гексагидрат хлорида алюминия, карбонат натрия, хло-

рид натрия и сульфид алюминия и внесем их в стаканы с водой (рис. 7.2). Первые три соли образуют бесцветные растворы, а четвертая - мутную смесь с запахом сероводорода. Эта соль полностью разлагается водой:

При добавлении лакмуса во все эти растворы обнаруживается, что в них разная среда. Соли А1С13 и Na2C03 не претерпели полного разложения водой, но в их растворах установились равновесия обратимого гидролиза, что и привело к изменению реакции среды. Хлорид натрия не повлиял на среду. Эта соль вообще не гидролизуется. Разложившийся сульфид алюминия незначительно повлиял на среду, потому что образовались слабые электролиты.

Обратимый гидролиз характеризуют степенью гидролиза h, т. е. отношением числа структурных единиц(Nr), количества пГ или концентрации сг гидролизованного вещества к соответствующей общей величине:

Соль представляет собой сочетание катиона и аниона, являющихся кислотой и основанием по определению Льюиса. Катион, как частица с недостатком электронов, имеет свободную орбиталь (как правило, несколько орбиталей) и может образовывать связь с

Рис. 7.2. рН растворов некоторых солей (схема к опыту 7.1)

донором электронной пары ОН-. Связывание этого иона, входящего в состав воды, сопровождается появлением избыточных ионов водорода и возникновением кислой среды:

Продуктами первой стадии гидролиза оказались основная соль и сильная кислота. Из этого ясно, что раствор становится кислым. Катион основной соли АlOН2+ гидролизуется далее по второй стадии:

Вторая и третья стадии гидролиза идут в чрезвычайно малой степени: h1>>h2>>h3

Соотношение между степенями гидролиза по стадиям такое же, как и между степенями диссоциации (с. 239).

задание 7.6. Напишите уравнение реакции гидролиза хлорида алюминия по второй стадии в молекулярной форме, а также ионное и молекулярное уравнения гидролиза по третьей стадии. Какое явление могло бы наблюдаться, если бы гидролиз А1С13 по третьей стадии шел в значительной степени?

При гидролизе хлорида алюминия хлорид-ион СГ не изменяется, так как представляет собой остаток сильной кислоты, и молекул НС1 в растворе не образует. Иначе ведет себя анион слабой угольной кислоты в растворе карбоната натрия. Эта отрицательно заряженная частица имеет валентные электронные пары и связывает протон, даваемый молекулой воды. Следствием этого оказывается повышение концентрации ОН- и возникновение щелочной среды:

В молекулярной форме:

Продукты гидролиза соли слабой многоосновной кислоты - кислая соль и щелочь. По второй стадии гидролиз идет в совершенно незначительной степени:

щ\ задание 7.7.Какое явление наблюдалось бы при достаточно большой степени гидролиза по второй стадии?

На примере гидролиза карбонат-иона видно, что продукт гидролиза на первой стадии - частица с очень слабыми кислотными свойствами НС0-3, а на второй стадии значительно более сильная угольная кислота. Для нее a1 >> а2. Очевидно, что имеется обратное соотношение между силой кислоты и способностью ее анионов к гидролизу.

Чем сильнее кислота, тем в меньшей степени гидролизуется ее соль при прочих равных условиях.

задание 7.8.По аналогии с приведенным выше выводом сформулируйте, как связана сила основания со степенью гидролиза соответствующего ему катиона в составе соли.

Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, не гидролизуется, так как ее ионы не соединяются в растворе с ионами воды. Напротив, соли, состоящие из катионов слабых оснований и анионов слабых кислот, гидролизуются наиболее сильно. В растворе ацетата меди Сu(СН3СОО)2 ионы меди связывают ионы ОН-, а ацетат-ионы - Н+:

В результате этой реакции в растворе не появляется существенного избытка ни ионов Н+, ни ОН-. Среда ос-

тается приблизительно нейтральной, но степень гидролиза солей этого типа наиболее велика. Некоторые из них, образованные трехзарядными катионами и анионами слабых газообразных кислот [A12S3, Fe2(C03)3], полностью разлагаются водой.

пример 7.3. Рассмотрим, как написать реакции гидролиза произвольно взятой соли. Пусть это будет сульфат меди CuS04.

РЕШЕНИЕ. Сначала определяем тип соли и характер гидролиза:

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.